[发明专利]一种模型桩组合式荷载的室内试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及模型试验领域，具体涉及一种模型桩组合式荷载的室内试验装置。

背景技术

随着经济建设的快速发展，桩基技术在我国得到广泛应用，几乎已普及于全国所有工程建设领域中，具有广阔的发展前景。国内外很多学者在桩土相互作用机理方面进行了大量的探索并取得了很多成果，但由于土体属于复杂的三相介质，使得桩-土相互作用关系变得十分复杂，现有研究缺乏系统的理论分析与实测数据积累。随着桩基工程广泛使用，越来越多的情况下桩基所受荷载为竖向荷载与水平向荷载一定比率及顺序的组合。由于缺乏相应的研究及规范指导，工程实践中多采用将水平荷载与竖向荷载分别验算的方法，没有考虑荷载之间的相互影响，存在一定安全隐患。为了保证在竖向荷载与水平向荷载的组合作用下桩基承载与减沉的安全性，亟需系统深入开展在组合荷载作用下桩土相互作用机理方面的研究工作。室内模型试验作为一种重要研究手段，可以根据试验目的，通过较为精确设定和控制边界条件、桩土材料特性、组合荷载的施加顺序以及竖向荷载和水平荷载的比率，可以较好反映在组合荷载作用下桩土作用的一些重要特征，为开展在组合荷载作用下的桩土相互作用机理研究提供可靠的研究数据。

发明内容

本发明的目的就是完善现有组合荷载作用下桩土相互作用研究方法而提供一种能用于对室内模型桩施加竖向和水平向组合荷载的模型桩组合式荷载的室内试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种模型桩组合式荷载的室内试验装置，所述模型桩插设在模型槽内，所述室内试验装置包括位于所述模型桩两侧的L形反力梁、位于模型桩顶部的主梁、通过滑轮和钢索与所述模型桩或主梁连接的加载装置，所述L形反力梁固定在模型槽的顶部，所述滑轮固定在L形反力梁上；

当所述加载装置通过滑轮和钢索与所述主梁连接时，该加载装置对所述模型桩施加竖向载荷；

当所述加载装置通过滑轮和钢索与所述模型桩连接时，该加载装置对所述模型桩施加水平载荷和弯矩。

所述的L形反力梁包括两根相同的由两段槽钢焊接而成的L形梁，所述L形梁包括一条竖直边及一条水平边，所述水平边通过螺栓与所述模型槽固定；两根L形梁的竖直边之间设有一号连接杆，两根L形梁的水平边之间设有二号连接杆。其中，一号连接杆与两条竖直边连接的地方，在竖直边槽钢的两个侧板上开有条形槽孔，一号连接杆穿过四个槽孔固定，并且，一号连接杆可沿着槽孔上下移动，以调节施力位置。

所述的滑轮包括固定在一号连接杆上的一号滑轮、固定在二号连接杆上的二号滑轮、分别设置在两条水平边一端的两个三号滑轮以及固定在水平边轨道内且位于模型桩两侧的两个四号滑轮。其中，一号滑轮、二号滑轮及模型桩位于同一个平面内。

与四号滑轮位置相当的水平边槽钢的两个侧板也设有条形槽孔，四号滑轮以及两块侧板通过一个杆子连接起来，且杆子的两端设有调节螺杆，可以调节杆子在槽孔中移动，从而带动四号滑轮移动，使得四号滑轮可以准确地定位在模型桩的两侧。

加载装置包括一号加载装置、二号加载装置和两个三号加载装置，所述一号加载装置通过一号滑轮和钢索与所述模型桩连接，所述二号加载装置通过二号滑轮和钢索与所述模型桩连接，所述的三号加载装置依次通过设置在同一水平边上的三号滑轮、四号滑轮以及钢索与所述的主梁连接。

当一号加载装置通过一号滑轮和钢索与模型桩连接，或二号加载装置通过二号滑轮和钢索与模型桩连接时，所述模型桩的外侧套设扣具，所述扣具通过钢索和滑轮与所述加载装置连接。

所述扣具由钢板弯曲成圈状制成，所述圈状钢板的连接处穿孔并通过钢索固定连接。

所述的主梁与模型桩之间设有垫板，保证竖向荷载通过主梁能够均匀的施加在预制桩桩顶。

所述的加载装置可以选用砝码、千斤顶等任何可以施加相应拉力的装置。

所述的模型槽采用钢筋混凝土浇筑而成且埋置在地基中。

该装置在使用时，通过图示/说明内容与模型桩连接，利用自身的竖向加载及水平加载装置，实现对模型桩的竖向荷载、水平荷载及弯矩荷载的加载，通过辅助位移计等，实现对加载过程中位移及变形的量测。

在土木工程领域，对模型桩性能测试主要针对力学性能测试，所以所施加的外力包括水平载荷、竖向载荷以及弯矩，有了这三个基本荷载，其余的力学性能试验均可由这三个荷载组合，相应测试内容包括在上述一种或者几种荷载组合作用下的水平位移，竖向位移以及转角位移。